DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA CARRERA DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN TELECOMUNICACIONES TEMA: “EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL NUEVO ALGORITMO DE TCP INALÁMBRICO EN AMBIENTES IN-DOOR Y OUT-DOOR SOBRE LAS TECNOLOGÍAS WIFI Y WIMAX” AUTOR: • Katherine Cristina Calvopiña Delgado • DIRECTOR: • CODIRECTOR: Ing. Román Lara Dr. Gonzalo Olmedo

Antecedentes Introducción Objetivos Trabajos relacionados TCP NACK Escenarios de prueba Resultados Wi. Fi y Wi. MAX Conclusiones

1 ANTECEDENT ES En la actualidad el desarrollo de las redes inalámbricas es de gran importancia. Tecnologías como Wi. Fi y Wi. MAX necesitan desplegarse alcanzando mayor eficiencia para brindar al usuario confiabilidad y rapidez en su comunicación y transmisión de datos. Los Protocolos utilizados para la transmisión de información como TCP fueron concebidos para redes cableadas. Las redes inalámbricas ofrecen al usuario la ventaja de movilidad dentro de la cobertura de la red por lo que se han convertido en una solución de comunicación atractiva para implementar.

2 INTRODUCCIÓN • TCP, fue concebido para ser utilizado con gran fiabilidad en sistemas interconectados, por lo que su funcionamiento en medios inalámbricos no es el adecuado, la motivación del presente trabajo es demostrar que mediante un nuevo algoritmo se puede adaptar a este medio, en escenarios reales. 06/10/2020

OBJETIVOS 2 General Evaluar el desempeño del algoritmo de TCP inalámbrico modificado, para comprobar la mejora respecto a TCP normal en ambientes in-door y outdoor sobre las tecnologías Wi. Fi y Wi. MAX. Específicos Se realizaron pruebas piloto en los escenarios planteados con tecnologías Wi. Fi y Wi. MAX, mediante inyecciones de tráfico, para evaluar el comportamiento de TCP normal, con respecto a TCP modificado con ventana de 15 y 20, a diferentes distancias. Se analizó los resultados obtenidos en las pruebas realizadas, tomando en cuenta parámetros de rendimiento como throughput, delay y jitter. Se comparó los resultados obtenidos en las pruebas realizadas, entre TCP normal y TCP modificado.

TRABAJOS RELACIONADOS 3 Al utilizar TCP con redes inalámbricas, debido a su algoritmo se considera a cada pérdida de paquetes como una señal de congestión que invoca medidas de control de congestión para la fuente lo cual disminuye el rendimiento. Para mejorar el rendimiento de la red, TCP debería manejar con prioridad la congestión, la misma que es más común en este medio, que las pérdidas de paquetes aleatorias. Algunos de los algoritmos desarrollados son: Protocolo Snoop Explicit Loss Notification (ELN) Delayed Duplicate Acknowledgments (DDA) Explicit Congestion Notification (ECN) Congestion Coherence (CC)

TCP 4 TCP es un protocolo creado con el fin de establecer una comunicación orientada a la conexión asegurando transferencias de datos confiables, asegurando su transmisión entre redes interconectadas. TCP está orientado principalmente a proporcionar una conexión confiable, con monitorización de flujo de datos que tiene como propósito evitar la saturación de la red, multiplexación de los datos de las diferentes fuentes de las que provienen para que transiten en la red al mismo tiempo.

5 TCP NACK Su concepto pretende utilizar acknowledgments negativos al recibir un segmento erróneo, con el propósito de retransmitirlo y al contrario de reducir la ventana de congestión, como TCP original, la ventana se expanda, pretendiendo aumentar las tasas de transferencias y optimizar el mecanismo de control de congestión. 06/10/2020

ESCENARIOS DE PRUEBA 6 El modelo de red consistió en dos terminales enlazados con el equipo AP outdoor, utilizado, un Power. Station 2 marca UBIQUITI, mediante el estándar Wi. Fi. Las transmisiones se realizaron de un terminal a otro mediante un equipo CPE que se encuentra enlazado con la Estación Base mediante enlace inalámbrico Wi. MAX hacia la base y viceversa hacia el destino. 06/10/2020

ESCENARIOS DE PRUEBA 1 0 06/10/2020

Planificación de Pruebas Experimentales 11 P R U E B A S 06/10/2020

12 Configuración D-ITG 06/10/2020

RESULTADOS THROUGHPUT - Wi. Fi 7 Desempeño superior Prueba 1: TCP NACK+15 Prueba 2: TCP NACK+15 Prueba 3: TCP NACK+15 Prueba 4: TCP NACK+15 06/10/2020

RESULTADOS DELAY - Wi. Fi 8 Las 3 primeras pruebas muestran ventaja por parte de TCP NACK 06/10/2020

RESULTADOS THROUGHPUT - Wi. MAX 9 TCP NACK+15 es superior a distancias menores a 420 metros. A distancias mayores a 420 y menores a 600 metros solo en la prueba 4 TCP NACK+20 Y +15. 06/10/2020

RESULTADOS DELAY - Wi. MAX 10 TCP NACK muestra ventaja en las 4 pruebas. 06/10/2020

DISCUSIÓN 11 Con respecto a las pruebas con tecnología Wi. Fi: En cuanto a throughput se observó que TCP NACK+15 y TCP NACK+20 muestran una tendencia de mejora en las pruebas realizadas, de acuerdo a distancias de aproximadamente 200 ± 20 metros entre un 20% aproximadamente en comparación a TCP genérico, TCP NACK+15 presentó ganancias superiores en las pruebas realizadas gracias a la confirmación negativa la misma que reenvía los segmentos perdidos manteniendo el throughput con el que se haya encontrado enviando en ese momento. En cuanto a delay se puede indicar que TCP NACK+15 y TCP NACK+20, en la prueba 2 y 3 destacan con una ventaja de alrededor de 40% de disminución a todas las distancias probadas. En cuanto a jitter se pudo evidenciar que TCP NACK+15 tiene mejor desempeño generalmente a 150 y a 230 metros de distancia, TCP NACK+20 muestra una tendencia de mejora a 100 y a 150 metros.

DISCUSIÓN 12 Con respecto a las pruebas con tecnología Wi. MAX: En cuanto a throughput TCP NACK+15 y TCP NACK+20, a distancias menores a 414 metros obtienen ganancias aproximadamente del 10%, y a una distancia de 414 metros entre el emisor y receptor se obtiene ganancias de 200% en comparación a TCP genérico en las cuatro pruebas realizadas, cabe mencionar que TCP NACK+20 en la prueba 4, en la que se transmitió 1000 paquetes por segundo de 1500 bytes, obtuvo una ganancia considerable a distancias mayores a 414 metros, atribuible al aumento de ventana de congestión cada vez que se reciben ACKs negativos debido a las pérdidas, y al ser más frecuentes los ACKs es mucho mayor el incremento de la ventana de congestión. En cuanto a delay se puede indicar que TCP NACK+15 presenta mejor desempeño en todas las pruebas, en todas las distancias experimentadas. En cuanto a jitter TCP NACK+15 presenta mejor desempeño en comparación a TCP genérico en las pruebas 1, 2 y 3 excepto a 364 y a 427 metros, TCP NACK+20 mantiene una ligera tendencia de mostrar disminución en el valor de jitter a 414 y 427 metros de distancia.

CONCLUSIONES 13 En general: Bajo la tecnología Wi. Fi en concordancia con los resultados obtenidos en cuanto a throughput principalmente, delay y jitter se puede indicar que en general el mejor desempeño lo evidencia tener TCP NACK+15 a distancias alrededor de los 200 ± 20 metros. Bajo la tecnología Wi. MAX en general, el mejor desempeño en cuanto a throughput lo presenta TCP NACK+15 a distancias menores a 414 metros. Se puede reafirmar el mejor desempeño de TCP con el nuevo algoritmo por sobre el TCP convencional, en base a los resultados obtenidos, debido a que el algoritmo al presentarse una pérdida en la transmisión envía un ACK negativo para la retransmisión aumentando además la ventana de congestión, logrando de esta manera incrementar la velocidad de transmisión. 06/10/2020

20 TRABAJOS FUTUROS Se recomienda utilizar la implementación del nuevo algoritmo de TCP NACK+15 con transmisiones de otro tipo de tráfico como es video o multimedia, como recomendación a distancias dentro de las que se pudo comprobar su mejora, para evaluar el comportamiento. 06/10/2020

21 GRACIAS POR SU ATENCIÓN 06/10/2020